Der Pfälzerwald gliedert sich als Mittelgebirgslandschaft in drei Untereinheiten: den Nördlichen Pfälzerwald, welcher durch das Isenachtal nach Süden hin begrenzt ist, dem Mittleren Pfälzerwald, welcher die Wasserscheide zwischen Rhein und Saar darstellt und den Südlichen Pfälzerwald oder Wasgau, der als eigene Landschaft unter 17101 charakterisiert wird. Durch die östliche Bruchstufe zum Oberrheingraben hin lässt sich der Pfälzerwald durch den Haardtrand scharf abgrenzen. Der Pfälzerwald bildet die nordwestliche Randschulter des Oberrheingrabens gegenüber dem Odenwald und entstand im Erdmittelalter durch die Bildung von mächtigen Schichtpaketen des Unteren, Mittleren und Oberen Buntsandsteins, dementsprechend sind Sandböden in der gesamten Landschaftseinheit verbreitet. Die größten Höhen erreicht er an seinem Ostrand, wie etwa der Kalmit (673 m ü.NN) oder der Rehberg (570 m ü. NN).
Die sandigen, ton- und kalkarmen Böden lassen fast ausschließlich nur forstwirtschaftliche Nutzung zu. Der nördliche Teil des Pfälzerwaldes ist zu 70 % von Wald bedeckt, der mittelere Teil besitzt 90 % Waldanteil, aufgrund der geschlossenen Vegetationsdecke gilt der Pfälzerwald als das größte zusammenhängende Waldgebiet Deutschlands. Lediglich in größeren Tälern unterbrechen Wiesen den Waldbestand, im Norden des Gebietes herrschen lehmige Sand- bis sandige Schluffböden vor, sodass in diesen Bereichen eine landwirtschaftliche Nutzung stattfindet. Die natürliche Vegetation, welche vorwiegend aus Eichenmischwäldern besteht, ist nur noch in Restbeständen vorhanden, heute dominieren vielfach Kiefernbestände. An dem klimatisch begünstigten Ostrand des Pfälzerwaldes ist die Edelkastanie verbreitet. Der Landschaftstyp stellt einen bedeutenden Erholungsraum für die im Osten angrenzenden Ballungsräume dar.
Bei dem als Naturpark deklarierten Pfälzerwald handelt es sich um ein großflächiges ursprüngliches Waldökosystem. Zwei großräumige Bereiche sind als FFH-Gebiete ausgewiesen. Darunter befinden sich etliche bestehende Naturschutzgebiete, welche nun zu größeren Flächen zusammengefasst sind (13389 ha bzw. 7358 ha). Die Flächen beinhalten unterschiedliche Lebensraumtypen wie naturnahe Waldflächen, ehemalige Waldweiden, Bachtäler mit Nasswiesen und ausgedehnte Verlandungszonen der Waldtäler. Aus Sicht des Artenschutzes gilt der Bestand von Felis silvestris (Wildkatze) als gesichert.